混合储能电动汽车中多端口模块化多电平变流器的模型预测控制

混合储能电动汽车中多端口模块化多电平变流器的模型预测控制混合储能电动汽车（HEV）是指同时配备内燃机和电动机的汽车，可以通过内燃机和电动机的协同工作实现更高的能源利用效率和排放控制。为了充分发挥HEV的优势，提高系统的能量转换效率和供电质量，多端口模块化多电平变流器（Multiple-PortModularMulti-LevelConverter，MPM2LC）被广泛应用于HEV中。

MPM2LC是一种具有多个输入和多个输出的变流器，可以实现不同能源之间的高效能量转换和传输。它可以同时连接多个电池组、超级电容器、发电机等不同能源，并将它们转换为适合电动机和其他负载的电能输出。

模型预测控制（ModelPredictiveControl，MPC）是一种基于模型的控制方法，通过对系统模型进行多步预测，选择最优控制策略，实现对系统的稳定控制和优化能耗。

在HEV的MPM2LC中，所使用的控制策略即为MPC。下面将详细介绍HEV中MPM2LC的模型预测控制。

1.系统建模：首先需要建立HEV系统的数学模型，包括电动机、电池、超级电容器等能源组件，并确定各个组件之间的能量转化关系和各组件的状态方程。

2.预测模型：基于系统建模结果，建立MPM2LC的预测模型，包括输入端口和输出端口的数学模型。例如，电池组的电压和电流等。

3.目标函数：定义系统的优化目标函数，如最小化能耗、最大化系统效率等。同时，考虑系统的约束条件，如电池组电压范围、超级电容器能量容量等。

4.模型预测：使用建立的预测模型进行多步预测，通过对系统未来状态的预测，选择最优的控制策略。可利用优化算法（如线性规划、二次规划等）求解目标函数。

5.控制策略选择：根据模型预测的结果，选择最优的控制策略，即选择最优的电能转换路径，以实现最优的能量利用。

6.实时控制：根据所选择的控制策略，实时调节MPM2LC的工作状态，调节输入端口和输出端口的电能转换效率，实现对HEV系统的稳定控制和能量优化。

模型预测控制在HEV中的应用能够提高整个系统的能源利用效率和供电质量，使HEV可以更好地适应不同工况和驾驶需求。通过预测未来状态和选择最优控制策略，能够合理安排各能源之间的能量转换，实现对系统的优化控制。

参考内容：

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3.Binnemans,T.,Derammelaere,S.,&VanMierlo,J.(2018).Energymanagementofahybridelectricvehicle:Amodelpredictivecontrolapproach.Energies,11(8),1960.

4.Lee,M.,&Kim,J.(2021).ModelPredictiveControl-BasedMultipleInputsIntegratedBatteryChargerforPlug-inHybridElectricVehicles.Energies,14(9),2700.

5.Poullikkas,A.(Ed.).(2020).MultiportPowerElectronicConv